(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタン、C2成分、C3成分およびより重質な炭化水素を含む入口ガス流を、実質上全てのメタンを含有する揮発性画分とC2+成分の大部分を含むそれより小さい揮発性の炭化水素画分とに分離する方法であって：
(a) 入口ガス流を、第一供給流と第二供給流とに分割し、そして第一および第二供給流を冷却し；
(b) 少なくとも第一および第二充填床を包含する充填床冷却吸収塔へ、第二供給流より低い温度を持つ第一供給流を前記充填床冷却吸収塔の頂部へ供給し、第二供給流を充填床冷却吸収塔底部へ供給し、そして吸収塔塔頂流、吸収塔底部流および吸収塔側部引出し流を形成させ；
(c) 前記充填床冷却吸収塔から吸収塔側部引出し流を取り出し；
(d) 前記吸収塔側部引出し流を冷却し、そして少なくとも一部を凝縮して第一分留塔供給流を形成し；
(e) 前記吸収塔塔頂流を膨張させ、次いで第二分留塔供給流として分留塔へ供給し；
(f) 前記吸収塔底部流を第三分留塔供給流として分留塔へ供給し；
(g) 第一分留塔供給流、第二分留塔供給流、第三分留塔供給流、および分留塔リフラックス流を分離して、実質上、全てのメタンとより軽質成分を含有する分留塔塔頂流と、実質上全てのC2+成分を含む分留塔底部流を生成させ；
(h) 前記分留塔塔頂流を温め、そして圧縮して、残渣ガス流を形成させ；
(i) 前記残渣ガス流の少なくとも一部を分留塔リフラックス流として取り出し；
(j) 前記分留塔リフラックス流を冷却して、残渣リサイクル流として分留塔へ供給し；そして、
(k) 前記分留塔へ第一分留塔供給流を供給し、それにより、圧縮される残渣ガス量と、分留塔へ送られる残渣リサイクルガス量を減少させる；
工程を含むことを特徴とする前記方法。
【請求項２】
充填床冷却吸収塔からの吸収塔側部引出し流の取り出しの工程が、前記吸収塔側部引出し流を第一充填床と第二充填床との間から取り出すことを包含する、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
入口ガス流を分割する工程が、第一供給流が入口ガス流の70%を含み、第二供給流が入口ガス流の30%を含むように入口ガス流を分割することを包含する、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
第一および第二供給流を冷却する工程が：
(a) 吸収塔側部引出し流、残渣リサイクル流、分留塔塔頂流、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される流れとの熱交換接触で第一供給流を冷却し；そして
(b) 第一リボイラー底部流、第二リボイラー底部流、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される流れとの熱交換接触で第二供給流を冷却する；
工程を包含する、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記吸収塔側部引出し流が実質上凝縮するように吸収塔側部引出し流を冷却する工程が、前記吸収塔側部引出し流が実質上液相であるように吸収塔側部引出し流を冷却することを包含する、請求項1に記載の方法。
【請求項６】
吸収塔底部流を分留塔に供給する前に、吸収塔底部流を膨張させる工程をさらに包含する、請求項1に記載の方法。
【請求項７】
吸収塔側部引出し流を分留塔へ供給する前に、吸収塔側部引出し流を膨張させる工程をさらに包含する、請求項1に記載の方法。
【請求項８】
残渣リサイクル流を分留塔へ供給する前に、残渣リサイクル流を膨張させる工程をさらに包含する、請求項1に記載の方法。
【請求項９】
メタン、C2成分、C3成分、およびより重質な炭化水素を含有する入口ガス流を、実質上全てのメタンを含有する揮発性ガス画分と大部分のC2+成分を含有するより揮発性の低い炭化水素画分とに分離するための方法であって、以下の工程：
(a) 入口ガス流を第一供給流と第二供給流に分割し、前記第一および第二供給流を冷却し；
(b) 第一供給流が第二供給流より低温である前記第一供給流を充填床冷却吸収塔頂部へ、前記第二供給流を充填床冷却吸収塔底部へ供給し、また充填床低温吸収塔は少なくとも第一および第二充填床を包含し、吸収塔塔頂流、吸収塔底部流および吸収塔側部引出し流を形成し；
(c) 前記吸収塔側部引出し流を充填床冷却塔から取り出し；
(d) 前記吸収塔側部引出し流を冷却し、および少なくとも一部を凝縮し；
(e) 前記吸収塔塔頂流を膨張させ、次いで第二分留塔供給流として分留塔へ供給し；
(f) 前記吸収塔底部流を第三分留塔供給流として分留塔に供給し；
(g) 第一分留塔供給流、第二分留塔供給流、第三分留塔供給流、および分留塔リフラックス流を分けて、実質上全てのメタンとより軽質成分を含有する分留塔塔頂流と実質上全てのC2+成分を含有する分留塔底部流を形成し；
(h) 前記分留塔塔頂流を温め及び圧縮して、残渣ガス流を形成し；
(i) 残渣ガス流の少なくとも一部を分留塔リフラックス流として取り出し；
(j) 前記分留塔リフラックス流を冷却し、分留塔へ残渣リサイクル流として供給し；そして、
(k) 前記吸収塔側部引出し流を残渣リサイクル流に加え、第一分留塔供給流を形成させ、そして前記分留塔へ第一分留塔供給流を供給し、それにより、圧縮される残渣ガス量と、分留塔へ送られる残渣リサイクルガス量を減少させる；
ことを包含する方法。
【請求項１０】
充填塔冷却吸収塔から前記吸収塔側部引出し流を取り出す工程が、前記吸収塔側部引出し流を第一充填床と第二充填床との間から取り出すことを包含する、請求項9に記載の方法。
【請求項１１】
入口ガス流を分割する工程が、第一供給流が70%の入口ガス流を含み、第二供給流が30%の入口ガス流を含むように分割することを包含する、請求項9に記載の方法。
【請求項１２】
前記第一および第二供給流を冷却する工程が、以下の工程；
(a) 第一供給流を、前記吸収塔側部引出し流、残渣リサイクル流、分留塔塔頂流、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される流れとの熱交換接触で冷却し；そして
(b) 第二供給流を、第一リボイラー底部流、第二リボイラー底部流、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される流れとの熱交換接触で冷却すること
を包含する、請求項9に記載の方法。
【請求項１３】
前記吸収塔側部引出し流が実質上凝縮されるように吸収塔側部引出し流を冷却する工程が、吸収塔側部引出し流が本質的に液相であるように吸収塔側部引出し流を冷却することを包含する、請求項9に記載の方法。
【請求項１４】
前記吸収塔底部流を分留塔へ供給する前にそれを膨張させる工程をさらに包含する、請求項9に記載の方法。
【請求項１５】
前記第一分留塔供給流を分留塔へ供給する前にそれを膨張させる工程をさらに包含する、請求項9に記載の方法。
【請求項１６】
メタン、C2成分、C3成分およびより重質な炭化水素を含有する入口ガス流を、実質上全てのメタンを含有する揮発性ガス画分と、C2+成分の大部分を含有するより揮発性の低い炭化水素画分に分離するための装置であり；
(a) 第一供給流と第二供給流を冷却するための第一冷却器；
(b) 第一供給流が第二供給流より低い温度になっている第一供給流と第二供給流を受け入れ、吸収塔塔頂流、吸収塔底部流、および吸収塔側部引出し流を生成し、また前記吸収塔側部引出し流が第一充填床と第二充填床との間から取り出される、少なくとも第一および第二充填床を包含する充填床冷却吸収塔；
(c) 前記吸収塔塔頂流を膨張させるための第一膨張機；
(d) 第一分留塔供給流、第二分留塔供給流としての吸収塔塔頂流、第三分留塔供給流としての吸収塔底部流、および分留塔リフラックス流を分離し、実質上全てのメタンとより軽質な成分を含む分留塔塔頂流と、実質上全てのC2+成分を含む分留塔底部流とを生成するための分留塔；
(e) 分留塔塔頂流を温めるための第一ヒータ；
(f) 分留塔塔頂流を圧縮して残留ガス流を生成するための第一圧縮機；
(g) 残留ガス流の少なくとも一部を冷却するための第二冷却器；
(h) 吸収塔側部引出し流を冷却し、少なくとも一部を凝縮させ、第一分留塔供給流を生成させるための第三冷却器；
を備えた装置。
【請求項１７】
入口ガス流の少なくとも一部を冷却し、少なくとも部分的に凝縮するための第四冷却器をさらに包含する、請求項16に記載の装置。
【請求項１８】
第一冷却器、第二冷却器、第三冷却器、および第一ヒータが単一熱交換器を構成し、これら流れの各々との熱交換接触をもたらす、請求項16に記載の装置。
【請求項１９】
前記吸収塔底部流の少なくとも一部を、分留塔に送る前に、膨張させるための第二膨張機をさらに包含する、請求項16に記載の装置。
【請求項２０】
残渣リサイクル流の少なくとも一部を、分留塔に送る前に、膨張させるための第三膨張機をさらに包含する、請求項16に記載の装置。
【請求項２１】
吸収塔側部引出し流の少なくとも一部を、分留塔に送る前に、膨張させるための第四膨張機をさらに包含する、請求項16に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
この特許出願は、参照により本明細書に完全に組み入れられる、2003年3月7日に出願された米国特許仮出願番号60/453,072の優先権を主張するものである。
【背景技術】
【０００２】
（発明の技術分野）
本発明は炭化水素ガス流からのエタン化合物の回収に関する。さらに具体的には、本発明は複数リフラックス流れを使って、炭化水素入口ガス流からエタン化合物を回収することに関する。
【０００３】
（先行技術の説明）
炭化水素入口ガス流からエタン化合物を回収するための多くの先行技術が存在する。エタン回収プロセス例がFogliettaに賦与された米国特許番号5,890,377号中に見いだされる。残渣リサイクルプロセスは、C3+を実質上100%回収する一方、高エタン回収率(95%以上)も達成が可能である。このようなプロセスは、高い回収を成し遂げることで見栄えがするが、圧縮の点で大量のエネルギーを消費する。高い回収を依然として維持しながら、エネルギー消費を減らすためには、リフラックスの追加源が必要とされる。このリフラックス流れの必要条件は、それが所望成分(C2+)に乏しく、高圧力で入手可能であることである。先行技術方式でリフラックスのいくつかの代替源が確認されている。ここで公開されたプロセスは、そのようなリフラックス流れを得るユニークな方法を有している。このリフラックス流れは媒介リフラックスとして使われ、それにより主リフラックス流れを減らし、エネルギー消費を減らす。このプロセスでは、最初に入口ガス流れを分けることなく、入口ガスはプロセスの他の流れとの熱交換により冷却される。入口ガス流が冷却されるにつれ、液体が凝縮され、ついで第一液体流と第一蒸気流が形成されるように分離される。前記第一蒸気流はさらに冷却するためターボ膨張機内で膨張される。次いで、冷却流は脱メタン塔の中間供給位置へ導入される。分離器からくる第一液体部分は膨張され、脱メタン塔の相対的により低い供給位置に導かれる。脱メタン塔からの塔頂流は加熱されて、より高い圧力に圧縮されて、そして揮発性ガス残渣留分と圧縮されたリサイクル流れに分けられる。圧縮されたリサイクル流は、脱メタン塔の一部としてのサイドリボイラと接触され、実質上それが凝縮するのに十分にまで冷却される。圧縮されたリサイクル流はさらに冷却され、次いでより低い圧力にまで膨張され、そして塔をリフラックスさせるために脱メタン塔塔頂供給位置へ供給される。上述したFogliettaプロセスで、比較的高い95%の回収効率が、そしてエタンやより重い化合物に対してはより素晴らしい回収効率が達成できた。
【０００４】
少なくとも95%の回収効率を成し遂げることができ、先行技術プロセスと比べて、低エネルギー消費であるエタン回収プロセスに対するニーズが存在する。高い回収効率を成し遂げるために必要とされる所要外的エネルギー量を減らすために、プロセス内の温度プロフィルを利用可能なプロセスに対するニーズが同様に存在している。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（発明の概要）
本発明は、これらの目標の1つ、あるいはそれ以上を満たすために、残留ガスの圧縮必要性を減少させる一方、炭化水素入口ガス流からのエタン("C2+")化合物の高い回収収率を維持するエタン回収のための方法（プロセス）と装置とを有利に有している。入口ガス流は2つの流れに分けられ、第一供給流れは前工程交換器での熱交換接触によって冷却され、第二供給流れは分留塔の1つ以上のリボイラーにおける熱交換接触で冷却される。この分留塔は脱メタン塔であってもよく、または炭化水素入口ガスから塔底部でエタンおよびより重い成分を回収できる他の適当な装置であってもよい。これら2つの供給流は、次いで、低温吸収器へ導かれる。前記低温吸収器は、好ましくは、少なくとも2つの充填床または他の物質移動域を低温吸収器内に含んでいる。物質移動域は、物質移動域を内蔵する容器を流下する液体から容器を通って上昇するガスへ、また容器を通って上昇するガスから容器を流下する液体へと分子を輸送できるいかなるタイプの装置でも良い。他タイプの物質移動域は、この分野の熟練者には既知であり、またこの発明の範囲内で考慮することができる。充填床を持つ2個の別々の容器もまた、2個の充填床を備えた単一容器のかわりに、低温吸収器として使用できる。2つの流れのうち、低温の方は低温吸収器の頂部、好ましくは頂部または第一物質移動域の上へ導かれ、より温かい流れは吸収器底部、好ましくは、底部または第二物質移動域の下へ送られる。
【０００６】
低温吸収器では、吸収器塔頂部流、吸収器底部流および吸収器側方引出し流が生成される。吸収器底部流は第三分留塔供給流として分留塔へと導かれる。吸収器塔頂流は、膨張器へ、次いで第二分留塔供給流として分留塔へ送られる。残渣リサイクル流はまた分留塔、好ましくは分留塔の頂上部位へと送られる。この残渣リサイクル流は、残渣ガス流の分割と見なされるものである。残渣ガス流は、分留塔塔頂流を加熱し、次いで圧縮することで形成される。この残渣リサイクル流は冷却され、そして分留塔へ送られる前に、実質上凝縮される。
【０００７】
吸収塔側方引出し流は、好ましくは、2個の物質移動域の間から取り出される。この吸収塔側方引出し流は、次いで、凝縮され、そして分留塔へと送られる。吸収塔側方引出し流は、残渣リサイクル流下部の分留塔へと中間供給流として送ることができる。その代わりに、この塔側方引出し流は、残渣リサイクル流に加えて第一分留塔供給流を形成することができる。この代替実施例は、乏しい炭化水素供給流が使用される時、特に効果的である。
【０００８】
前記分留塔はまた、1つ以上のリボイラー流と分留塔塔底流を生成する。これらリボイラー流はリボイラーで暖められ、分留塔へ再度導かれ、分留塔へ熱を供給し、分留塔から冷凍効果を回復する。分留塔塔底流は、回収されたC2+化合物の主要部を含んでいる。C2+化合物の回収は、他のC2+化合物回収プロセスに匹敵していたが、圧縮必要性は著しく低減された。
【０００９】
（図面の簡単な説明）
本発明の特徴、利点および目的、並びに他のこれから明らかになることがさらに詳しく理解されるように、この明細書の一部をなす添付図で説明される具体例を参照することで上記簡単に要約された本発明のさらに詳しい説明がなされる。しかしながら、図は単に発明の好ましい具体例を説明するものであるのでので、ここに示した図が他の同等に有効な具体例を認めている発明の範囲を制限していると考えられるものではないことに留意すべきである。
【００１０】
図1は、先行技術プロセスにのっとった、典型的なC2+化合物回収プロセスの簡略化フローダイヤグラムである。
【００１１】
図2は、本発明の改良を組み込んだC2+化合物回収プロセスの簡略化フローダイヤグラムであり、冷却吸収器から取り出され、その流れが本発明の実施形態に従った分留塔に送られるサイドストリームの使用により、炭化水素ガス流からのC2+の高回収率を維持する一方、削減された圧縮必要度を目的として構成されている。
【００１２】
図3は、本発明の改良を組み込んだC2+化合物回収プロセスの簡略化フローダイヤグラムであり、本発明の実施形態に従う冷却吸収塔サイドストリームの分留塔への代替供給形態の使用によりC2+化合物の高回収率を維持する一方、削減された圧縮必要度を目的として構成されている。
【００１３】
図4は、本発明の実施形態に従う冷却吸収器へ送られる炭化水素供給流の任意の供給形態を説明している簡略化ダイヤグラムである。
【００１４】
（図の詳細な説明）
図の簡略化のため、それぞれの図において、流れおよび機器に関して、機能が同じである時、種々の流れおよび機器図の中の図番号は同じである。始めから終わりまで、似通った番号は似通った機器を参照するように、プライム、ダブルプライムおよびトリプルプライム記号はそれが使用されるとき、代替実施形態において、一般には類似した要素を示す。
【００１５】
本明細書中で使用されるように、用語"入口ガス"は、炭化水素ガスを意味し、このようなガスは典型的には高圧ガスラインから受け入れられ、実質的には、メタン、C2化合物、C3化合物およびそれより重い化合物並びに二酸化炭素、窒素および他の痕跡ガスからなる。用語“C2化合物”はアルカン類、オレフィン類およびアルキン類、特にエタン、エチレン、アセチレンなどの、2個の炭素を持つすべての有機化合物を意味する。用語“C2+化合物”はすべてのC2化合物およびそれより重い化合物を意味する。
【００１６】
図2は、改良されたC2+化合物回収スキーム10の一実施態様を説明するものである。本発明は、メタン、C2成分、C3成分およびより重い炭化水素を含む入口ガス流12を、実質上すべてのメタンを含む揮発性ガス画分とC2+成分の大部分を含むより低揮発性の炭化水素画分に有利に分離するプロセスを提供する。入口ガス流は第一供給流12aと第二供給流12bに分けられる。入口ガス流12の好ましい分割は、第一供給流12aとして70%であり、残りは第二供給流12bとなる。しかしながら、第一および第二供給流12aと12bは、分留塔34から利用できる負荷に応じて変更可能である。分留塔34は脱メタン塔であってもよく、または入口ガス流からエタンやより重い成分を回収できる他の適当な装置であってもよい。他の適当な装置は、この技術分野の熟練者には知られているものであり、また本発明の範囲内に含まれると考えられるべきである。
【００１７】
第一供給流12aは、前工程交換機14で、好ましくは第一供給流12aの少なくとも一部を凝縮する吸収塔側部引出し流16、残渣リサイクル流18、分留塔塔頂流20、およびそれらの組み合わせの少なくとも一つとの熱交換接触で冷却される。第二供給流12bは分留塔リボイラー22内で、好ましくは第一リボイラー流24、好ましくは、第二リボイラー流26との熱交換接触により冷却される。第一供給流12aおよび第二供給流12bは、この技術分野の通常熟練者により理解され、また本発明の範囲にあると考えられる他の熱交換接触手段で冷却することができる。本発明の全実施態様において、前工程交換器14と分留塔リボイラー22は、単一多経路交換器、複数の個別熱交換器、またはそれらの組合わせおよび変種であってもよい。第一および第二供給流12a、12bは冷却吸収塔28へ送られる。冷却吸収塔28は少なくとも2個の充填床または物質移動ゾーンまたはユニット27および29を含むことが好ましい。2個の充填床を内部に持つ単一容器の代わりに、充填床を持つ2個の分離された容器もまた使用できる。これらの物質移動ゾーンは、物質移動ゾーンを含む容器を流下する液体から、容器を上昇するガスへ、また容器を上昇するガスから容器を流下する液体へと分子を移動可能ないかなるタイプの装置でもよい。他タイプの物質移動ゾーンは、この技術の熟練者には知られたものであり、本発明の範囲内にあると考えられるものである。図4に示されるように、2個の供給流12a、12bの冷たい方が、冷却吸収塔28の頂部の、第一充填床27の上または前へ送られ、2個の供給流のうち暖かい方は冷却吸収塔28の底部の、第二充填床29の下部または後に送られる。図4は、温度に応じて、第一および第二供給流12a と12bを冷却吸収塔頂部または底部へ向かわせることを可能とするバイパスオプションを示している。
【００１８】
図2で示した冷却吸収塔28では、吸収塔塔頂流30、吸収塔底部流32、および吸収塔側部引出し流16が作り出される。冷却吸収塔28は、少なくとも2つの充填床27、29、または物質移動ゾーンまたはユニットを冷却吸収塔28内に含むことが好ましい。先行プロセスの改良として、冷却吸収塔が冷却セパレータの代わりに使用される。吸収塔側部引出し流16は、2個の充填床27、29の間で、充填床冷却塔28から取り出されることが好ましい。次いで、塔側部引出し流16は、実質上、前工程交換器14で凝縮され、分留塔34へ中間塔供給流36として送られる。実質上凝縮されているため、いくつかの実施態様では、中間塔供給流36は実質上、液体でもよい。中間塔供給流36は、残渣リサイクル流18の下方位置で、分留塔34へ供給されることが好ましい。
【００１９】
先行技術プロセスでは、供給流12aと12bを、違う温度混合によるエネルギー損失を最小にするため、本質的に同じにする温度制御が試みられている。本発明では、プロセス効率に影響を及ぼさずに流れ間に最高約15°Fの温度差異をもうけることが可能で、同時に本プロセスの残渣ガス流52の圧縮要求を減少することもできる。2個の流れのうち冷たい方が、冷却吸収塔28の頂部へ送られ、2個の流れのうち暖かい方が冷却吸収塔28の底部へ送られる。冷却吸収塔28内の物質移動ゾーン27、29は、2つの流れの温度を均等にするように、温度を違えて運転される。側部引出し流16の温度は、頂部と底部流の温度の間にあり、その組成は両供給流よりやせ細っている。
【００２０】
残渣ガス流52の圧縮要求を減少させるため、中間塔供給流36は、分留塔34へ供給すべき第二のリフラックス源を供給する。この第二リフラックス源により、残渣リサイクル流18中の分留塔34へリフラックス戻しされる物質量の減少が可能になる。必要とされる残渣リサイクル流18中の物質が少なくなるほど、残渣リサイクル流52中の圧縮されるべき物質量が減少し、それによりこの流れの圧縮要求が減少される。このプロセスの回収率は、先行技術プロセスと同じに保たれている。
【００２１】
吸収塔塔頂流30は、膨張機38で膨張され、次いで分留塔34へ、好ましくは中間塔供給流36の下方位置へ、第二分留塔供給流40として送られるか供給される。膨張中に、吸収塔塔頂流30の温度は低下し、仕事が発生する。この仕事は後に、部分的に分留塔塔頂流20の圧力を引き上げる膨張機38により駆動されるブースター圧縮機42で回収される。
【００２２】
吸収塔底部流32は、膨張弁44またはその類により膨張でき、そして分留塔34へ第三分留塔供給流46として送られる。この実施態様において、分留塔34にはまた第二分留塔供給流40、残渣リサイクル流18、および中間塔供給流36が供給され、それにより分留塔塔頂流20、分留塔底部流54、およびリボイラー底部流24と26が生成する。
【００２３】
分留塔34において、上昇流中の所望成分(C2+)は、落下流との緊密接触により、少なくとも一部は凝縮され、それにより実質上メタンのすべてとそれより軽いかまたは凝縮不可能な成分を含む分留塔頭頂流20が生成する。凝縮された液体は分留塔34を降下し、C2成分の大部分とより重い成分、すなわち、実質上C2+成分のすべてを含む分留塔底部流48として取り出される。言い換えると、分留塔34はそこへ供給された流れを分留塔塔頂流20と分留塔底部流48に分離する。
【００２４】
リボイラー流24、26は、分留塔34の容器の下半分から取り出されるのが好ましい。リボイラー流24、26は、リボイラー22で温められ、そして分留塔34へリボイラーリフラックス流54、56として戻される。リボイラーリフラックス流54、56は、分留塔34に熱を供給し、分留塔34から冷凍を回復させる。
【００２５】
分留塔塔頂流20は前工程交換器14で温められ、次いでブースター圧縮機42と残渣圧縮機50でパイプライン仕様またはそれ以上にまで圧縮され、残渣ガス流52を形成する。残渣ガス流52は、実質上、入口ガスのすべてのメタン、およびわずかな量のC2化合物とより重質な化合物を含むパイプラインセールスガスである。残渣ガス流52の少なくとも一部は取り出され、前工程交換器14で冷却され、次いで、分留塔34へ残渣リサイクル流18として供給される。
【００２６】
図3は、本発明の代わりの実施態様を描いたものである。C2+回収プロセス11には残渣リサイクル流18’への追加の吸収塔側部引出流16’が含まれ、第一分留塔供給流36’を形成している。第一吸収等供給流36’は、分留塔34の頂部で分留塔34へ導入されるのが好ましい。図3で示される本発明の実施態様は、入口ガス12がやせている時に好ましいものである。入口ガス12がやせている時、所望製品の回収を維持するためには、分留塔34頂部へより多くのリフラックス液が送られる必要がある。分留塔34へのより多くのリフラックスは、一般に、残渣ガス流をより圧縮して、残渣リサイクル流18’をより多く生成させることを必要とする。吸収塔側部引出し流16’が残渣リサイクル流18’へ加えられるならば、より少ない残渣リサイクル流18'、およびより少ない残渣ガス流52が必要とされ、それにより残渣ガス流52の圧縮要求は低減される。
【００２７】
図1および図2で示した方式を比較するため、シミュレーションを実施した。図で示されたこれらの方式は、流れを加熱したり冷却したりするための単一交換器を図示している。しかしながら、シミュレーションモデルは、流れを冷却したり、加熱したりするためのいくつかの熱交換器を包含しており、またこれが実際のプラントではより典型的である。供給条件および組成を以下の表1にリストした。
0004541354.tif 000002
【００２８】
図1と2のシミュレーションからの結果を比較している表2からわかるように、新規プロセスは、必要とする総合圧縮はより少なく、全交換負荷もより少なくなっている。このより少ない負荷は、主に残渣リサイクル流れの顕著な減少による。圧縮の減少は2つの利点を有している。第一番目は低資本コストであり、第二番目は低運転コストである。燃料ガスが3.5 $/MMBtu である時、燃料ガス節約額は約$2MM/年である。新規プロセスは、わずかに大きな冷却セパレーターまたは冷却吸収塔を必要とするが、この塔槽のコストは、より低い圧縮と熱交換器必要面積で達成される資本節約額よりずっと少ない。総合的に、開示されたプロセスは参照された先行技術より、より低い資本および運転コストになっている。
【００２９】
図2と3間の処理方式の選択は、供給組成に依存するであろう。前記圧縮要求削減は本発明の両実施態様では多分同じである。吸収塔側部引出し流16により、分留塔34へのリフラックスのための第二の源が与えられ、それにより、分留塔34へ戻される残渣ガス52量が減少される。より少ない残渣リサイクルガス18が分留塔34へ送られるため 、圧縮を必要とする残渣ガス流52はより少なくり、それによりこのプロセスの圧縮要求は減少される。
【００３０】
先行の大部分のC2+回収プロセスでは、プロセス設計者は、分割された入口供給流の温度を同じにして、入口供給流の温度差による混合時のエネルギー損失を最小にすることを試みている。複数充填床を使用することにより、同じC2+回収を達成するには温度の最小差だけが必要とされる。この差が、このプロセスの運転を容易とし、またこれが本発明の他の利点ともなっている。2つの流れの温度が異なることを利用して、冷却吸収塔への、温度がそれぞれ異なる2つの供給流が生成させる。第一および第二供給入口ガス流温度間の温度を有する吸収塔側部引出し流16が分留塔34へ送られる。
【００３１】
これらの有利に提供されたプロセス実施態様に加えて、本発明はまた、ここで説明したプロセスを実施するための装置実施例も包含する。本発明の実施例として、メタン、C2成分、C3成分およびさらに重質な炭化水素を含む入口ガスを、実質上メタンがすべての揮発性ガス画分とC2+部分が大きいより揮発性の低いガス画分に分離するための装置が、有利に準備される。この装置は、第一冷却器14、充填床冷却吸収塔28、第一膨張機38、分留塔34、第一ヒーター14、第一圧縮機42、第二冷却器14、および第三冷却器14を包含することが好ましい。
【００３２】
第一冷却器、または前工程冷却器、14は、第一供給流12a、第二供給流12bを冷却するために使用されることが望ましい。充填床冷却吸収塔28は、第一供給流12aが第二供給流12bより温度が低い、第一供給流12aと第二供給流12bを受け入れるのに使用されることが望ましい。
【００３３】
吸収塔28は、少なくとも第一および第二充填床27、29を包含し、吸収塔塔頂流30、吸収塔底部流32、および吸収塔側部引出し流16を生成することが望ましい。前に説明したように、吸収塔側部引出し流16は、吸収塔の第一および第二充填床27、29の間から取り出されることが望ましい。
【００３４】
第一膨張機38は、吸収塔塔頂流30を膨張させることが望ましい。膨張期間に、吸収塔塔頂流30の温度は低下し、仕事が生成する。この仕事は後に、膨張機38で駆動されるブースター圧縮機42で回収され、分留塔塔頂流20の圧力を部分的に押し上げる。
【００３５】
分留塔34は、第一分留塔供給流36、第二分留塔供給流40としての吸収塔塔頂流、第三分留塔供給流46としての吸収塔底部流、および分留塔リフラックス流18を、実質上すべてのメタンとより軽い成分を含む分留塔塔頂流20と、実質上全てのC2+成分を含む分留塔底部流48を生成するように分離する。
【００３６】
第一ヒーター14は、分留塔塔頂流20を温めることが望ましい。第一圧縮機42は、分留塔塔頂流20を圧縮して残渣ガス流52を生成する。第二冷却器14は、残留ガス流18の少なくとも一部を冷却することが望ましい。第三冷却器14は、吸収塔側部引出し流16を冷却し、そして少なくとも部分的に凝縮させ、第一分留塔流36を形成または生成することが望ましい。
【００３７】
本発明の装置具体例は、入口ガス流12bを冷却し、および少なくとも部分的に凝縮させるため、第四冷却器、または分留塔リボイラー22を有利に含むことができる。第四冷却器22はまた、入口ガス流12bの少なくとも一部と第一および第二リボイラー流24、26間の熱交換接触を与えることにより、分留塔34のリボイラー役割を提供できる。
【００３８】
本発明の全ての実施態様において、第一冷却器、第二冷却器、第三冷却器、および第一ヒーターは、第一供給流12a、吸収塔側部引出し流16、残渣リサイクル流18、分留塔塔頂流20、およびそれらの組み合わせ間の熱交換接触を提供する単一熱交換器であってもよい。
【００３９】
本発明の装置実施例はまた、吸収塔底部流の少なくとも一部を、分留塔に送られる前に、膨張させるための第二膨張機44を含むことができる。装置実施例はまた、残渣リサイクル流の少なくとも一部を、分留塔に送られる前に、膨張させるための第三膨張機19を含むことができる。第四膨張機21もまた、吸収塔側部引出し流を膨張させるために備えることができる。
【００４０】
本発明はその形態のいくつかで示され、説明されてきたが、そのように限定されるものではなく、本発明の範囲を離れることなく種々の変更が許されることは、この技術の熟練者には明らかである。
【００４１】
例えば、好ましくは等エントロピー膨張による膨張工程は、ターボ膨張機、Joule-Thompson 膨張弁、液体膨張機、ガスまたは上記膨張機などで達成されるかもしれない。他の例としては、充填床塔内の充填床は、ラシヒ環、Lessing環、Berlサドルなどの種々のタイプの充填材で充填できる。この充填床はまた、泡鐘段、シーブトレイ、バルブトレイなどの種々のタイプのトレイで充填することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】先行技術プロセスにのっとった、典型的なC2+化合物回収プロセスの簡略化フローダイヤグラムである。
【図２】本発明の改良を組み込んだC2+化合物回収プロセスの簡略化フローダイヤグラムである。
【図３】本発明の改良を組み込んだC2+化合物回収プロセスの簡略化フローダイヤグラムである。
【図４】本発明の実施形態に従う冷却吸収器へ送られる炭化水素供給流の任意の供給形態を説明している簡略化ダイヤグラムである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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